书城科普读物破译奥秘大世界丛书:破译神奇月球之谜
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第11章 月球的运动(2)

海潮一旦进入江河的人海口,常常愈加汹涌。我国浙江的钱塘潮,就是闻名天下的奇观。因钱塘江口平面呈倒喇叭形,在海宁县附近的河底还有沙坎隆起,地形收缩,因此,形成的海潮尤为壮观,每年都能吸引大批游客。清代文人沈复在《浮生六记》描述说:“出南门,即大海。一日两潮,如万丈银堤破海而过……船即随抬而入……随潮而去,顷刻百里。”最大时的潮差可达8.93米,差不多有三层楼那么高,其势如千军万马,其声似雷霆万钧。

仔细观测不难发现,每天的涨潮时间都不相同,大约逐日推迟50分钟左右。这与月亮升落的规律大致一样《月亮每天推迟50分钟升起》。古代有识之士早在猜测两者之间的联系。古希腊航海率比忒斯在公元前4世纪,就提出了这种见解;我国古籍《山海经》中也提到了类似的关系;东汉大哲学家王充在他的《论衡》中明确指出:“涛之起也,随月盛衰。”在江苏连云港的孔望山上,至今还保存着一块刻有“月耒潮生”的石刻。这四个直径40厘米的大字的含义是:月亮的作用如同农具耒耜一样,潮水所以汹涌澎湃、波涛滚滚,就是这把无形的耒耜在海面上耕耘的结果。

事实确实如此,潮汐是因为月球对地球不同地方的引力不同而造成的。如上图A点离月球最近(近一个地球半径),因而月球对它的引力最大;地球中心E处,距离居中,引力也居中;C点离月球最远(远一个地球半径),受到引力最小。这样A、C处的海面就会升高。你可能会问:A处受月球引力最大,海水升高可以理解,C处受月球引力最小,为什么海水也会升高呢?可以这样说明:如果原来C、E、A三个人是等距的,每人间隔2米,现在A向前跨了3米,E跨了2米,C跨了1米,这样A、E、C的间隔将增大到3米。所以从地球E上看来,A与C处的海面都呈现为升高的现象——涨潮。但海水总是这么多,A、C处升高,B、D处必须要降低,所以那儿出现了退潮现象。

用万有引力定律计算,可以知道,潮汐力与距离的立方成反比,即当距离增加一倍时,潮汐力就会减少到原来的1/8。潮汐力又与吸引的天体的质量大小成正比:如果月球质量大一倍,则相应的潮汐力也会大一倍。

月球能影响地球,引起潮汐,太阳当然也会影响地球。太阳的质量几乎是月球质量的2600多万倍,但太阳的距离比月球约远400倍,因此,太阳引起的潮汐还不及月球潮的一半大(约46%)。从理论上说,其他行星对地球也有潮汐效应,但实际计算发现,它们与月潮相比是微不足道的,我们只要考虑月球与太阳的影响就可以了。

在朔与望的时刻,太阳、地球、月球几乎在一直线上,A、C两处受到同样的潮汐力,两种潮汐叠加起来,就形成了最大的大潮。所以,海宁观潮的最好时刻是在初二、初三及十七、十八。大潮不出现在初一、月半,是因为还有各种复杂的因素对潮汐起影响,如地理形势,海水粘滞,洋流,水深,气流等等。综合起来,一般比朔、望推迟一二日。当在上弦或下弦时刻,太阳把A、C处海水拉高,B、D处海水退潮,但月球却使B、D处海水涨潮,A、C处落潮,二者合成的结果是在B、D处出现较小的潮汐,A、C处反而是落潮。

需要指出的是,地球差不多24小时转一圈,而潮汐的周期是24小时50分,比自转慢。于是潮汐对地壳产生摩擦,这种摩擦对地球的自转起着阻滞的作用,因而使昼夜的时间正在变长。在现阶段,大约每一世纪使一日的长度增加0.0016秒。

从牛顿定律知道,作用总是相对的。月球对地球有潮汐作用,地球对月球也同样有潮汐作用;而且因为地球质量更大,所以地球的潮汐力比月球引起的潮汐力大22倍左右。尽管月球上没有水,不会出现潮汐,但因为它不是标准的球体,而且正面半球的质量比背面大,所以地球对它自转仍起着巨大的阻滞作用。正是这个原因,所以月球今天变成了同步自转——卫星大多同步自转的原因都出于此。

潮汐对人们,尤其是对沿海地区的生产及生活,有重要的影响。船只出入港口,海洋捕鱼,灌溉等,都必须遵循海水涨落的客观规律。海水的涨落又是一种大自然赋予的宝贵能源,它不会造成任何污染。如何利用潮汐能,是目前各国科学界研究的课题。目前,有些国家已建立了试验性的潮汐发电站。

月球之谜

月球体内的“异物之谜

在人类对月球的一系列发现中,其中有这样一种奇怪的现象:月球体内存在着不寻常的物质瘤,而且不只一个。月球怎么会长瘤子呢?这是什么类型的瘤子?科学家们已经确诊,月球体内有“肿瘤”,而且是质量瘤。

月球体内的质量瘤不是科学家用什么仪器给月球体验发现的,而是根据绕月球运动的人造天体的引力变化推测出来的。1966年8月至1967年8月,美国为人类登月积极做准备,先后共发射5个“月球轨道环行器”飞船。它们航行到月球后,成为环绕月球运动的人造月球卫星,实现对月球近距离全面考察。

“环行器”飞船在环绕月球运动的过程中,有时发生莫名其妙的抖动和倾斜。这种令人担忧的不正常运动,引起宇航员的高度警惕。他们偶然地发现,每当“环行器”飞船接近月面的环形月海时,便产生抖动和倾斜。飞船与月面最近时有40多千米,难道这种奇怪的抖动真与月海有什么关系吗?月海表面非常平坦,它上面能有什么奇异的物质呢?这或许是什么巧合?科学家们经过严密的思考和多次验证,判定这和环形月海下面的物质有关系,更进一步说,和环形月海的形成有密切关系。

科学家们肯定了这种对应关系以后,进一步思考的是:月海是怎样形成的呢?月海下面有什么奇特的物质吗?到底是什么力量引起飞船抖动呢?是什么波的干扰,这是什么光的作用?看来都不可能。最大的可能就是引力增强这个因素。接下来要继续思考的问题是:为什么这些月海产生引力增强呢?很自然,月海下面应有高密度的异常物体。这种物体在月球体内就像“肿块”一样。因此,科学家们给这种物质起了一个形象化的名字,叫月球质量瘤,也有人称之为重力瘤或聚积物。

深藏在月球体内数十亿年的异物,没有逃出科学家们的慧眼。这项意外的发现,对研究月球内部结构,探索月表结构的演化,特别是判别环形月海的形成都有直接帮助。对研究早期的太空环境,特别是地一月系空间环境更有重要意义。

(1)质量瘤与绕月飞行

1968年,美国加利福尼亚理工大学喷气推进实验室的科学家谬拉,根据约9000个经“环行器”飞船测过速度的点,绘制一幅月球重力场不平衡图。通过研究,在月球正面发现6个环形月海下面存在质量瘤。1969年,又在其他月海下发现7个质量瘤。这些月海是雨海、澄海、危海、酒海、湿海、史密斯海、洪堡德海、东海、中央湾和暑湾等。

月球质量瘤不仅影响着“环行器”飞船绕月飞行,同样也影响其他环绕月球飞行的人造月球卫星的运行。只有对这种月球质量瘤有比较确切的了解,才能准确决定环绕月球的“停靠”轨道,使登月舱顺利进入椭圆着陆轨道。“阿波罗”10号飞船环绕月球飞行的主要任务之一,就是测出月球重力变换的状况。为此,它绕月飞行了31圈,共61小时36分。

现已查明,月球在一些方面表现为不对称性。其中向着地球的一面发现了11个质量瘤,背着地球的地面仅有2个质量瘤。为什么会形成这种格局呢?现在还不清楚。

“阿波罗”15号飞船的指令舱装有激光测高仪。它测出月球的质量中心与它的几何中心并不重合,质量中心朝向地球一边约2千米。还精确测出月面的高度,结果表明,月海比月陆平坦得多,也低得多。如史密斯海比相邻高地低约4000米。

对月球质量瘤的探测和研究,为月质学、月球飞行学、月球演化学和月球测量学提供了重要的信息。

(2)质量瘤与月海盆地

要想揭开月球质量瘤之谜,必须了解月海是如何形成的。像认识地球表面结构特征一样,月面主要分两大构造单元,即月海和月陆。大多数月海呈封闭的环形结构,周围被山脉包围着,山与海的形成有密切关系,月球质量瘤就与这类月海相对应。正面的月海多数是互相沟通的,形成一个以雨海为中心的更大的环形结构。背面的月海少,而且小,都是独立存在,没有互通。月背中央附近没有月海。月背有一些直径在500千米左右的圆形凹地,称为类月海。正面没有类月海。月海主要由玄武岩填充。根据月海的这些特征,科学家们进一步考虑月海是如何形成的。

早在19世纪末,美国地质学吉尔伯特就注意到月海的特征。他首先提出雨海的形成问题。他认为雨海是典型的环形月海。它是由外来的巨大陨石撞击在月面上,将月球内部岩浆诱出,大量岩浆漫布月面,而破碎的陨石物质及月面物质被抛向四周,形成环形月海。这就是吉尔伯特提出的“雨海事件”。据计算,这次事件的“肇事”陨石直径约20千米,它以每妙2.5千米的速度撞击月面。对月球考察的许多事实支持了吉尔伯特的观点,这就是月海形成的外因论。美国“阿波罗”14号载人飞船的着陆点,就选在雨海事件的喷射堆积物——弗拉·摩洛地区上。从这里采集的岩石样品几乎都有遭受过冲击和热效应的明显特点。

从月海形成的外因论看,月面学家找到一个最有说服力的典型冲击盆地,它就是享有盛名的东海盆地。东海盆地主要在月球背面,直径约1000千米。它的中央区是东海,东海直径约250千米。人造月球卫星拍下了清晰的东海盆地的照片,充分显示出东海外围有三层山脉包围,形成巨大的环形构造区。

与此同时,也有些科学家认为,环形月海是月球自身演化的产物。他们根据月海玄武岩年龄鉴定,推知月海玄武岩有5次喷发。大致时问是在距今39亿年前至31亿年前之间。月海形成的先后次序为:酒海一澄海一湿海一危海一雨海一东海。

然而,上述提到的都只是假说,还没有形成定论。月海到底是如何形成的呢?还有待进一步研究。

月球质量瘤是如何形成的呢?目前的看法也分内因说和外因说两个体系。内因说认为,外来的大陨石对月表轰击,诱发月球内部密度较大熔岩流出。我们已经知道,月海是由每立方厘米3.2~3.4克的玄武岩组成。相比之下,月面高地主要由富含长石的岩石组成。它们的比重小于每立方厘米2.9~3.1克。可见,填充月海的熔岩远比月面高地的岩石密度大。月球正面环形月海之多,显现出质量瘤与月海共生的局面。那么,为什么非环形月海没有与质量瘤共生的对应关系呢?持内因论的月质学家指出,这是因为环形月海流出的填克熔岩比非环形月海填充的熔岩厚很多。两者只有数量上的不同,没有本质上的区别。主张外因论的科学家则认为,环形月海都是由外来的大陨石撞击月面形成的。这些小天体的密度比初始的月壳密度要大。因此砸人月面形成体内“肿瘤”。也就是说,质量瘤是外来天体的残余与月岩的混合物。诚然,这些依然只是假说,月球质量瘤还是一个未解之谜。

月球的魇力之谜

在中国古传统文化中,称日月为太阳太阴。是说太阳和月亮作为一阳一阴,对地球上的生物、人类是有影响的。实际上,人体生物钟的存在”海洋潮汐现象的存在,某些动物昼夜不同生活习性的形成,这些都与日月的影响有关,这已成为不争的事实。究其根源,这都是因为与日月的万有引力、磁场、宇宙线及光线(包括直射光和反射光)有很大关系。因为人和生物虽生活在地球表面上,但他们却时时刻刻生活在由日、月形成的地月系统和宇宙场内。月球虽小,但它离地球距离比其他行星、恒星离地球的距离都近得多(只有38万千米),因此,影响力就显得显著得多。

月亮的圆缺影响蔬菜生长和人的生理

20世纪70年代,美国伊利诺大学根据实验的数据,公布了一个有趣的结果:蔬菜的生长,同月亮的圆缺有关。月圆时,马铃薯块茎淀粉的积聚速度最快,他们认为,这也许同磁场的变化有关。

据美国医学协会一份报告说,月亮的圆缺可能会使人生病。在满月和弦月这一段时间,88个病人中有64%的病人遭受心绞痛的袭击。在地球、太阳和月亮运行到一条直线之前,38个患溃疡病的人,肠胃出血要多些。

为什么会产生这种现象呢?一些科学家认为,这可以从万有引力和电磁的变动中得出部分答案。地球和月亮相互作用,可能影响人类一些生理上和心理上的行为变动。

满月之夜多杀人事件

用统计学方法对暴力行为进行数量化研究,里瓦选择杀人事件作为研究题目。根据美国迈阿密市15年发生的杀人事件数量和发生时间所作的统计发现,杀人事件在满月与新月之时明显地出现高峰。不仅是杀人事件,其他暴力事件也是如此。据警察和消防人员提供的资料,满月时纽约市的放火事件比平时增加一倍。其他城市也是如此。放火和伤害事件在满月之夜特别多。据统计,东京消防厅的交通事件急救车出动次数在满月之夜也呈高峰状态。这完全证明里瓦的理论。

不仅如此,里瓦的研究还验证月龄(表示月亮盈亏的日数)从各方面对人类有影响,同时结合其他学者对月球力影响的研究,里瓦认为人之所以受到这种影响是因为生物体与宇宙产生共鸣,有生物钟存在。正像海水有涨有落一样,月球的引力和磁场的周期性变化也会给人类带来周期性的变动,当然它要在人的行动中表现出来。里瓦认为月球的这种力对能保持自身平衡的人影响不大,但是对于那些敏感于月球力的人来说,他们就会因此力而成为一个情绪极不稳定和不能抑制冲动的人,于是诱发各类案例。

满月和新月前后分娩多

《月的魔力》一书的译者,日本茶水女子大学的藤原正彦副教授受到里瓦的启发也对“月球的力”进行研究。她的研究课题是“月球的力”与分娩的关系。她靠朋友的帮助从东京和岐阜的两个普通妇产医院得到了2531个婴儿的正确分娩时间。因为考虑到大医院里使用催产素和剖腹产的较多,所以没有从大医院取数据,而是从这两个普通的妇产医院取数据。将取到的数据绘成图观察,可以看到满月和新月前后产妇分娩出现高峰,而且在满月和新月两个不同时间里,绘出的图的形状极其相似,具有一定规律性。